模具钢材基础知识及加工工艺

硅(Silicon):有助于增强强度。和锰一样,硅在钢的生产过程中用于保持钢材的强度。
钨(Tungsten):增强抗磨损性。将钨和适当比例的铬或锰混合用于制造高速钢。在高速钢中均含有大量的钨。
钒(Vanadium):增强抗磨损能力和延展性。
四、常用國產模具鋼材與各國模具鋼材牌號對照:
國產牌號
日本牌號
7．滚动轴承钢
①钢号冠以字母“G”,表示滚动轴承钢类。
②高碳铬轴承钢钢号的碳含量不标出,铬含量以千分之几表示。例如GCr15。渗碳轴承钢的钢号表示方法,基本上和合金结构钢相同。
8．合金工具钢和高速工具钢
①合金工具钢钢号的平均碳含量
≥1.0%时,不标出碳含量;当平均碳含量＜1.0%时,以千分之几表示。例如Cr12、CrWMn、9SiCr、3Cr2W8V。
硅(Si):能促使生铁中所含的碳分离为石墨状,能去氧,还能减少铸件的气眼,能提高熔化生铁的流动性,降低铸件的收缩量,但含硅过多,也会使生铁变硬变脆;
锰(Mn):能溶于铁素体和渗碳体;在高炉炼制生铁时,含锰量适当,可提高生铁的铸造性能和削切性能,在高炉里锰还可以和有害杂质硫形成硫化锰,进入炉渣;
磷(P):属于有害元素,但磷可使铁水的流动性增加,这是因为硫减低了生铁熔点,所以在有的制品内往往含磷量较高;然而磷的存在又使铁增加硬脆性,优良的生铁含磷量应少,有时为了要增加流动性,含磷量可达1.2%;
二、钢的分类
钢是含碳量在0.05%-2.0%之间的铁碳合金;为了保证其韧性和塑性,含碳量一般不超过1.7%;钢的主要元素除铁、碳外,还有硅、锰、硫、磷等;钢的分类方法多种多样,其主要方法有如下七种:
1、按品质分类:
(1)普通钢(P≤0.045%,S≤0.05%)
(2)优质钢(P、S均≤0.035%)
③钢号尾部加字母“G”者,表示在高频率下检验的;未加“G”者,表示在频率为50周波下检验的。
例如钢号DW470表示电工用冷轧无取向硅钢产品在50赫频率时的最大单位重量铁损值为4.7W/kg。
12．电工用纯铁
①它的牌号由字母“DT”和数字组成,“DT”表示电工用纯铁,数字表示不同牌号的顺序号,例如DT3。
1.00
1.80
0.40
3Cr2Mo
PDS-3
P20
618
0.35
0.50
0.70
0.01
0.10
1.70
0.40
10Ni3MnCuA1
NAK80
0.15
0.30
1.50
3.00
0.30
W18Cr4V
SKH-2
T1
0.75
0.30
0.30
4.00
18.00
沸腾钢
沸
F
大写
尾
半镇静钢
半
b
小写
尾
镇静钢
镇
Z
大写
尾
碳素工具钢
碳
T
大写
头
滚动轴承钢
滚
G
大写
头
高级(优质钢)
高
A
大写
尾
特级
特
E
大写
尾
二、我国钢号表示方法的分类说明:
1．碳素结构钢
①由Q+数字+质量等级符号+脱氧方法符号组成;它的钢号冠以“Q”,代表钢材的屈服点,后面的数字表示屈服点数值,单位是MPa例如Q235表示屈服点(σs)为235 MPa的碳素结构钢。
4．合金结构钢
①钢号开头的两位数字表示钢的碳含量,以平均碳含量的万分之几表示,如40Cr。
②钢中主要合金元素,除个别微合金元素外,一般以百分之几表示。当平均合金含量＜1.5%时,钢号中一般只标出元素符号,而不标明含量,但在特殊情况下易致混淆者,在元素符号后亦可标以数字“1”,例如钢号“12CrMoV”和“12Cr1MoV”,前者铬含量为0.4-0.6%,后者为0.9-1.2%,其余成分全部相同。当合金元素平均含量≥1.5%、≥2.5%、≥3.5%……时,在元素符号后面应标明含量,可相应表示为2、3、4……等。例如18Cr2Ni4WA。
美國牌號
瑞典牌號
化學成分
C
Si
Mn
S
Ni
Cr
W
Mo
V
Cr12MoV1
SKD11
D2
XW-41
1.53
0.45
0.40
0.01
12.00
1.00
1.00
DC53
Cr12MoV
1.45
0.30
0.30
11.50
0.05
0.20
Cr12
SKD1
D3
XW-5
2.10
0.30
12.00
CrWMn
SKS3
1
DF-2
硫(S):在生铁中是有害元素,它促使铁与碳的结合,使铁硬脆,并与铁化合成低熔点的硫化铁,使生铁产生热脆性和减低铁液的流动性,顾含硫高的生铁不适于铸造细件;铸造生铁中硫的含量规定最多不得超过0.06%(车轮生铁除外)。
2、把炼钢用生铁放到炼钢炉内按一定工艺熔炼,即得到钢;钢的产品有钢锭、连铸坯和直接铸成各种钢铸件等;通常所讲的钢,一般是指轧制成各种钢材的钢;钢属于黑色金属但钢不完全等于黑色金属。
9．不锈钢和耐热钢
①钢号中碳含量以千分之几表示。例如“2Cr13”钢的平均碳含量为0.2%;若钢中含碳量≤0.03%或
≤0.08%者,钢号前分别冠以“00”及“0”表示之,例如00Cr17Ni14Mo2、0Cr18 Ni9等。
②对钢中主要合金元素以百分之几表示,而钛、铌、锆、氮……等则按上述合金结构钢对微合金元素的
(3)高级优质钢(P≤0.035%,S≤0.03%)
2.、按化学成份分类:(1)碳素钢;(2)合金钢。
3、按成形方法分类:(1)锻钢;(2)铸钢;(3)热轧钢;(4)冷拉钢。
4、按金相组织分类:(1)退火状态的;(2)正火状态的;(3)无相变或部分发生相变的。
5、按用途分类:(1) 建筑及工程用钢:(2) 结构钢;(3) 工具钢;(4) 特殊性能钢;(5) 专业用钢。
表示方法标出。
10．焊条钢
它的钢号前冠以字母“H”,以区别于其他钢类。例如不锈钢焊丝为“H2Cr13”,可以区别于不锈钢“2Cr13”
11．电工用硅钢
①钢号由字母和数字组成。钢号头部字母DR表示电工用热轧硅钢,DW表示电工用冷轧无取向硅钢,DQ表示电工用冷轧取向硅钢。
②字母之后的数字表示铁损值(W/kg)的100倍。
3．碳素工具钢
①钢号冠以“T”,以免与其他钢类相混;
②钢号中的数字表示碳含量,以平均碳含量的千分之几表示。例如“T8”表示平均碳含量为0.8%;
③锰含量较高者,在钢号最后标出“Mn”,例如“T8Mn”;
④高级优质碳素工具钢的磷、硫含量,比一般优质碳素工具钢低,在钢号最后加注字母“A”,以示区别,例如“T8MnA”。
2．优质碳素结构钢:
①钢号开头的两位数字表示钢的碳含量,以平均碳含量的万分之几表示,例如平均碳含量为0.45%的钢,钢号为“45”,它不是顺序号,所以不能读成45号钢;
②锰含量较高的优质碳素结构钢,应将锰元素标出,例如50Mn;
③沸腾钢、半镇静钢及专门用途的优质碳素结构钢应在钢号最后特别标出,例如平均碳含量为0.1%的半镇静钢,其钢号为10b。
②必要时钢号后面可标出表示质量等级和脱氧方法的符号;质量等级符号分别为A、B、C、D;脱氧方法符号F表示沸腾钢;b表示半镇静钢;Z表示镇静钢,TZ表示特殊镇静钢,镇静钢可不标符号,即Z和TZ都可不标;例如Q235-AF表示A级沸腾钢;
③专门用途的碳素钢,例如桥梁钢、船用钢等,基本上采用碳素结构钢的表示方法,但在钢号最后附加表示用途的字母。
铁合金是由铁与硅、锰、铬、钛等元素组成的合金,铁合金是炼钢的原料之一,在炼钢时做钢的脱氧剂和合金元素添加剂用,这些元素对生铁的性能均有一定的影响。
碳(C):在生铁中以两种形态存在,一种是游离碳(石墨),主要存在于铸造生铁中,另一种是化合碳(碳化铁),主要存在于炼钢生铁中,碳化铁硬而脆,塑性低,含量适当可提高生铁的强度和硬度,含量过多,则使生铁难于削切加工,这就是炼钢生铁切削性能差的原因;石墨很软,强度低,它的存在能增加生铁的铸造性能;
第一章、钢的分类
一、黑色金属、钢和有色金属
在介绍钢的分类之前先简单介绍一下黑色金属、钢与有色金属的基本概念。
1、黑色金属是指铁和铁的合金,如铁、生铁、钢和铁合金等,钢和生铁都是以铁为基础,以碳为主要添加元素的合金,统称为铁碳合金,钢铁中均含有少量合金元素和杂质的铁碳合金,按含碳量不同可分为:
*生铁---含碳为2.0～4.5％,生铁含碳很多,硬而脆,几乎没有塑性;
3、有色金属又称非铁金属,指除黑色金属外的金属和合金,如铜、锡、铅、锌、铝以及黄铜、青铜、铝合金和轴承合金等;另外在工业上还采用铬、镍、锰、钼、钴、钒、钨、钛等,这些金属主要用作合金附加物,以改善金属的性能,其中钨、钛、钼等多用以生产刀具用的硬质合金;以上这些有色金属都称为工业用金属,此外还有贵重金属铂、金、银等和稀有金属,包括放射性的铀、镭等。
①钢号中化学元素采用国际化学符号表示,例如Si,Mn,Cr……等;混合稀土元素用“RE”(或“Xt”)表示。
②产品名称、用途、冶炼和浇注方法等,一般采用汉语拼音的缩写字母表示。
③钢中主要化学元素含量(%)采用阿拉伯数字表示。
GB标准钢号中所采用的缩写字母及其涵义:
名稱
漢字
符號
字體
位置
屈服点
屈
Q
大写
头
6、综合分类:(1)普通钢;(2)优质钢(包括高级优质钢)。
7、按冶炼方法分类
(1) 按炉种分:a、平炉钢;b、转炉钢;c、电炉钢;
(2)按脱氧程度和浇注制度分:a、沸腾钢;b、半镇静钢;c、镇静钢;d、特殊镇静钢。